CN118251804A - 半波长天线装置以及使用该半波长天线装置的低轮廓天线装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种小型且能够调整指向性的半波长天线装置。车辆用的半波长天线装置由导电板(10)、半波长元件(20)以及无源元件(30)构成。导电板(10)具有馈电部(11)和地(12)。半波长元件(20)竖立设置在导电板(10)上，与馈电部(11)连接并且与地(12)绝缘。无源元件(30)以同半波长元件(20)平行且接近的方式配置以与半波长元件(20)电磁耦合，并且该无源元件(30)与地(12)绝缘。

Description

半波长天线装置以及使用该半波长天线装置的低轮廓天线 装置

技术领域

本发明涉及一种半波长天线装置以及使用该半波长天线装置的低轮廓天线装置，特别是涉及一种能够调整指向性的半波长天线装置以及使用该半波长天线装置的低轮廓天线装置。

背景技术

当前，在车辆搭载了各种天线装置，作为那样的天线装置，例如存在能够接收AM广播和FM广播的AM/FM无线电用天线。作为AM/FM无线电用天线，一般使用拉杆天线(rodantenna)。拉杆天线由元件部以及用于安装元件部的底板构成，该元件部是通过罩覆盖了由螺线形状的导体构成的元件(螺旋元件)而成的。

该拉杆天线在安装到车身时，元件部从车身大幅突出，因此存在损害车辆的美观、设计并且在进入车库、洗车时会损坏的可能性，另外，由于该拉杆天线被以露出到车外的方式安装，因此也存在元件部被盗的可能性。

根据这样的问题，提出了一种低轮廓天线装置，该低轮廓天线装置使天线装置整体的高度比拉杆天线低，并且将元件收容于天线壳体以保护元件不露出到车外，并且考虑安装天线后的车辆整体的设计而通过鱼翅形状(鲨鱼鳍形状)构成了天线壳体。由于兼顾法律规定等，这样的低轮廓的天线装置的高度为70mm以下且长边方向上的长度为200mm左右的情况较多。

然而，这样的天线装置存在如下问题：由于因设为70mm以下的低姿势而引起的天线的导体损耗(元件长度的缩短)的影响，辐射效率容易下降，成为灵敏度劣化的原因。并且，近年来，车辆需要采用复合天线装置，该复合天线装置车载TEL天线、GPS天线、车车间/路车间通信用的V2X天线等各种天线。因而，在低轮廓天线装置的狭小的空间中如何收容这些多个天线成为了课题。而且，在狭小的空间中进行收容时，需要通过组合的天线来调整天线的指向性。

例如，在专利文献1中，公开了一种天线装置，该天线装置调整了具有曲面或弯曲面状的贴片元件的贴片天线的指向性。具体地说，专利文献1的装置通过将贴片元件设为曲面或弯曲面状的结构，来调整天顶方向的指向性。

另外，在专利文献2中，公开了一种调整了天线元件的指向性的天线装置。具体地说，专利文献2的装置通过以与作为偶极天线、单极天线发挥功能的天线元件平行的方式配置有地和无源元件的结构，将无源元件用作反射器来调整指向性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2019-068124号公报

专利文献2：国际公开号2018/198349号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在专利文献1中，调整贴片天线的指向性，而不是调整线极化天线的指向性。另外，在专利文献2中，调整1/4波长用的板状天线元件的指向性。

另外，在收容多个天线的复合天线装置的情况下，也能够使用其它天线作为反射器、辐射器。在该情况下，各天线间的距离需要分离1/4波长。然而，在低轮廓天线装置的狭小的空间中，难以拉开各天线间的距离。

本发明鉴于这样的实际情况，想要提供一种小型且能够调整指向性的半波长天线装置。另外，想要提供使用了那样的半波长天线装置的低轮廓天线装置。

用于解决问题的方案

为了达成上述的本发明的目的，本发明的半波长天线装置具备：导电板，其具有馈电部和地；半波长元件，其竖立设置在导电板上，与馈电部连接并且与地绝缘；以及无源元件，其以同半波长元件平行且接近的方式配置以与半波长元件电磁耦合，并且所述无源元件与地绝缘。

在此，也可以是，半波长元件是板状元件，在所述半波长元件的向馈电部馈电的馈电线路的两侧设置有狭缝用以阻抗匹配。

也可以是，还具有电介质基板，半波长元件和无源元件分别配置于电介质基板的表面和背面。

另外，也可以是，使用本发明的半波长天线装置的车辆用的低轮廓天线装置具备：底板，其固定于车辆；第一频带用元件，其被配置为与底板在高度方向上隔开间隔，并作为第一频带用的天线发挥功能；以及天线罩，其与底板嵌合，并将第一频带用元件收容在内侧，其中，半波长天线装置的至少半波长元件和无源元件被配置于在俯视时被第一频带用元件覆盖的位置。

也可以是，还具备：电路基板，其配置在底板上，并具有馈电端子；以及线圈，其被连接在第一频带用元件与馈电端子之间，通过第一频带用元件和线圈的串联电路来被调整为作为第二频带用的谐振天线发挥功能，其中，线圈被配置为其轴向与底板平行且与第一频带用元件的长边方向平行。

发明的效果

本发明的半波长天线装置以及低轮廓天线装置具有小型且能够调整指向性这样的优点。

附图说明

图1是用于说明本发明的半波长天线装置的概要侧视图。

图2是用于说明本发明的半波长天线装置的具体例的概要立体图。

图3是本发明的半波长天线装置的指向性图案。

图4是作为比较例将无源元件与地连接的情况下的指向性图案。

图5是用于说明本发明的半波长天线装置的另一具体例的概要立体图。

图6是用于说明本发明的半波长天线装置的又一具体例的概要图。

图7是用于说明使用了本发明的半波长天线装置的低轮廓天线装置的概要侧视图。

具体实施方式

下面，将用于实施本发明的方式与图示例一起进行说明。图1是用于说明本发明的半波长天线装置的概要侧视图。如图示那样，本发明的半波长天线装置由导电板10、半波长元件20以及无源元件30构成。而且，使用同轴线缆1进行馈电。

导电板10具有馈电部11和地12。导电板10只要例如由印刷电路板提供即可。即，印刷电路板的直接接地(solid ground)部分成为地12，与地12绝缘的部分成为馈电部11。只要同轴线缆1的内部导体与馈电部11连接，外部导体与地12连接即可。此外，导电板10未必需要由印刷电路板提供，只要例如构成为在板状导电体打开贯通孔来设置馈电部11即可。

半波长元件20竖立设置在导电板10上。半波长元件20与馈电部11连接并且与地12绝缘。在图示例中，示出了在导电板10上以直角的方式设置半波长元件20的例子。然而，本发明不限定于此，只要导电板10被配置为相对于半波长元件20为底板即可，允许稍微的倾斜。另外，在图示例中，示出了半波长元件20由棒状元件构成的例子。然而，本发明不限定于此，也可以由板状元件构成。

在此，半波长元件20是指使元件长度为对应频带的波长的1/2的单极天线。具体地说，例如如果是V2X用的元件，则半波长元件20的元件长度只要具有5.9GHz频段的波长的1/2的长度即可。此外，只要根据缩短率等适当调整半波长元件20的元件长度即可。

而且，无源元件30以同半波长元件20平行且接近的方式配置以与半波长元件20电磁耦合。无源元件30与地12绝缘。即，无源元件30既不与地12连接也不与馈电部11连接。无源元件30优选与半波长元件20等同或者大于该半波长元件20的元件，以在尽可能宽的范围内与半波长元件20电磁耦合。本发明的半波长天线装置能够根据该无源元件30的配置位置、长度、宽度、与半波长元件20的距离来调整天线的指向性。如果具体地列举一例，则无源元件30只要例如以同半波长元件20平行且隔开1/20波长左右的距离地接近的方式配置即可。另外，无源元件30只要被配置为与地12以向上侧抬起例如1mm左右的方式分离即可。

像这样构成的本发明的半波长天线装置由于半波长元件20竖立设置在导电板10而进行单极天线那样的动作，同时还由于无源元件30与半波长元件20电磁耦合而进行微带天线那样的动作。

本发明的半波长天线装置能够像这样通过无源元件30调整指向性。具体地说，能够使半波长元件20的指向性朝向与设置有无源元件30的一侧相反的方向。即，无源元件30对半波长元件20进行反射器那样的动作。然而，反射器本来需要分离1/4波长以上，因此无源元件30进行与反射器不同的动作。

像这样，由于半波长元件20与无源元件30以接近的方式配置，因此，本发明的半波长天线装置能够设为小型的天线装置。而且，成为虽然小型但是能够通过无源元件30调整指向性的天线装置。

图2是用于说明本发明的半波长天线装置的具体例的概要立体图。在图中，标注了与图1相同的附图标记的部分表示相同物体。如图示那样，在该例子中，半波长元件20由板状元件构成。板状的半波长元件20只要例如通过钣金加工切出金属板来形成即可。另外，无源元件30也由导电板状体构成。板状的无源元件30也是同样的，只要例如通过钣金加工切出金属板来形成即可。通过像这样构成，从而无源元件30能够与半波长元件20更强地电磁耦合，因此能够在更宽的范围内调整指向性。

图3是本发明的半波长天线装置的指向性图案，图3的(a)是垂直方向上的指向性，图3的(b)是水平方向上的指向性。在没有无源元件的情况下为无指向性。然而，在本发明的半波长天线装置的情况下，如图示那样，可知指向性朝向与设置有无源元件30的一侧相反的方向。这样，在本发明的半波长天线装置中，通过使用以接近方式配置的无源元件30，从而能够调整半波长元件20的指向性。

此外，在将无源元件30与地12连接的情况下，为图4所示那样的指向性。图4是作为比较例将无源元件与地连接的情况下的指向性图案，图4的(a)是垂直方向上的指向性，图4的(b)是水平方向上的指向性。如图示那样，在将无源元件30与地12连接的情况下，与本发明的半波长天线装置相比接近无指向性。因而，优选的是，无源元件30不与地12连接而与地12绝缘。这样，在本发明中，无需将无源元件30与地12连接，因此无源元件30的配置的自由度也高。

图5是用于说明本发明的半波长天线装置的另一具体例的概要立体图。在图中，标注了与图1相同的附图标记的部分表示相同物体。如图示那样，半波长元件20由板状元件构成，这一点与图2相同。在该例子中，在半波长元件20的向馈电部11馈电的馈电线路的两侧形成有狭缝21。狭缝21用以阻抗匹配。即，能够通过调整狭缝21的深度，来在不改变板状元件的元件长度的情况下改变馈电线路的长度，从而例如使阻抗匹配为50Ω。通过像这样在板状元件设置狭缝21，从而无需另外设置例如匹配电路。

另外，在图示例中，在半波长元件20与无源元件30之间配置有基台40。基台40只要由绝缘体构成即可。将基台40竖立设置并固定在导电板10，只要在基台40的表面和背面分别配置半波长元件20和无源元件30即可。通过在半波长元件20、无源元件30适当地设置卡定孔22，在基台40设置用于卡定于卡定孔22的卡定爪41，从而使装配也变得容易。另外，如果用电介质构成基台40，则能够使元件长度短，能够进一步小型化。

图6是用于说明本发明的半波长天线装置的又一具体例的概要图，图6的(a)是前视图，图6的(b)是后视图。在图中，标注了与图2相同的附图标记的部分表示相同物体。如图示那样，在该例子中，基台40由电介质基板构成。而且，半波长元件20和无源元件30分别配置于由电介质基板构成的基台40的表面和背面。在图示例中，示出了基台40例如由双面具有金属薄膜的双面印刷电路板构成的例子。对双面印刷电路板的金属薄膜适当进行图案化形成，以成为本发明的半波长天线装置的半波长元件20和无源元件30。这样，也可以不通过钣金加工而是通过印刷电路板的图案化形成来提供。

如上述那样构成的本发明的半波长天线装置小型且能够调整指向性，因此也可以应用于车辆用的低轮廓天线装置。即，在应用于高度为70mm以下之类的鲨鱼鳍形状的低轮廓天线装置那样的、内部空间狭小的装置时，只要是本发明的半波长天线装置，也能够容易地进行收容，并且能够调整为具有期望的指向性。

图7是用于说明使用了本发明的半波长天线装置的低轮廓天线装置的概要侧视图。此外，为了说明低轮廓天线装置的内部，设为局部截面图。如图示那样，应用本发明的半波长天线装置的低轮廓天线装置具备底板50、第一频带用元件60以及天线罩70。

底板50固定于车辆。具体地说，底板50例如既可以是由树脂等绝缘体形成的所谓树脂底座，也可以是由金属等导电体形成的所谓金属底座。另外，底板50也可以是树脂和金属的复合底座。在底板50例如设置有螺纹凸台(screw boss)51。螺纹凸台51被插入到设置于车辆的车顶等的孔中，例如以使用螺母从车厢内夹着车顶等的方式将底板50固定于车顶。在螺纹凸台51例如贯穿有将车辆内部与天线装置连接的电源线缆、同轴线缆等。另外，底板50构成为被后述的天线罩70覆盖。

第一频带用元件60作为第一频带用的天线发挥功能。例如，第一频带用元件60只要是所谓电容加载天线元件即可。具体地说，第一频带只要是AM频带即可。在AM频带内，第一频带用元件60作为电容天线发挥功能。另外，第一频带用元件60的元件长度也可以具有与期望的频带对应的长度。例如只要是DTV频带即可。在DTV频带内，第一频带用元件60作为谐振天线发挥功能。第一频带用元件60被配置为与底板50在高度方向上隔开间隔。在图7所示的例子中，在附图上，左侧是车辆行进方向，第一频带用元件60的长边方向朝向车辆行进方向。

天线罩70与底板50嵌合，并将第一频带用元件60收容在内侧。在图示例中，天线罩70划定低轮廓天线装置的外形。此外，本发明的低轮廓天线装置不限定于此，例如，天线罩70也可以由内罩和外罩构成。即，也可以是双重罩。在该情况下，内罩将第一频带用元件60收容在内侧，外罩划定外形。

而且，本发明的半波长天线装置被配置于在俯视时被第一频带用元件60覆盖的位置。具体地说，导电板10被固定在设置于底板50上的凸台。而且，半波长元件20、无源元件30被配置为被第一频带用元件60的下侧覆盖。此外，导电板10未必需要被第一频带用元件60完全覆盖，只要被配置于至少半波长元件20和无源元件30被第一频带用元件60覆盖的位置即可。另外，也可以不如图示例那样在底板50之外设置导电板10，如果底板50是金属底座，则也可以将底板50用作导电板10。

通常，当在低轮廓天线装置的车辆行进方向上的后方配置天线元件时，向车辆行进方向上的前方的辐射受到第一频带用元件60等的影响。然而，在本发明的半波长天线装置中，能够调整指向性，指向性调整为朝向车辆行进方向上的后方。具体地说，将无源元件30配置于车辆行进方向上的前方侧，将半波长元件20配置于车辆行进方向上的后方侧。由此，半波长元件20的指向性朝向车辆行进方向上的后方。而且，即使在低轮廓天线装置的狭小的空间中存在周边金属、电介质的影响，也能够通过对无源元件30的宽度、高度、到半波长元件20的距离等的调整来进行校正指向性那样的调整。因而，无需以避开第一频带用元件60的方式配置半波长天线装置，因此，低轮廓天线装置的天线罩内的狭小的空间中的配置的自由度也高。

在此，示出了在图7所示的使用了本发明的半波长天线装置的低轮廓天线装置中具有电路基板80和线圈90的例子。也能够像这样设为复合天线。电路基板80配置在底板50上，并具有馈电端子81。在电路基板80适当设置放大器电路、滤波电路等，并构成为能够接收信号。而且，线圈90被连接在第一频带用元件60与馈电端子81之间。通过第一频带用元件60和线圈90的串联电路来被调整为作为第二频带用的谐振天线发挥功能。具体地说，第二频带只要是指FM频带即可。例如，适当选择线圈90的电感，以在FM频带内第一频带用元件60和线圈90的串联电路作为谐振天线发挥功能。

而且，如图示那样，线圈90被配置为其轴向与底板50平行且与第一频带用元件60的长边方向平行。通过像这样配置，从而即使在线圈90的长度(匝数)根据例如车种而改变的情况下，由于线圈90沿横向配置，因此长度仅在横向上发生改变，距电路基板80的距离不发生改变。因而，即使调整线圈90的长度，低轮廓天线装置的天线接收特性的变化也小。

此外，本发明的半波长天线装置不只是限定于上述的图示例，当然能够在不脱离本发明的主旨的范围内施加各种变更。

附图标记的说明

1：同轴线缆；10：导电板；11：馈电部；12：地；20：半波长元件；21：狭缝；22：卡定孔；30：无源元件；40：基台；41：卡定爪；50：底板；51：凸台；60：第一频带用元件；70：天线罩；80：电路基板；81：馈电端子；90：线圈。

Claims (5)

1.一种半波长天线装置，是车辆用的半波长天线装置，其特征在于，该半波长天线装置具备：

导电板，其具有馈电部和地；

半波长元件，其竖立设置在所述导电板上，与馈电部连接并且与地绝缘；以及

无源元件，其以同半波长元件平行且接近的方式配置以与所述半波长元件电磁耦合，并且所述无源元件与地绝缘。

2.根据权利要求1所述的半波长天线装置，其特征在于，

所述半波长元件是板状元件，在所述半波长元件的向馈电部馈电的馈电线路的两侧设置有狭缝用以阻抗匹配。

3.根据权利要求1或2所述的半波长天线装置，其特征在于，

还具有电介质基板，

所述半波长元件和所述无源元件分别配置于电介质基板的表面和背面。

4.一种低轮廓天线装置，是使用根据权利要求1～3中的任一项所述的半波长天线装置的车辆用的低轮廓天线装置，其特征在于，该低轮廓天线装置具备：

底板，其固定于车辆；

第一频带用元件，其被配置为与所述底板在高度方向上隔开间隔，并作为第一频带用的天线发挥功能；以及

天线罩，其与所述底板嵌合，并将第一频带用元件收容在内侧，

其中，半波长天线装置的至少半波长元件和无源元件被配置于在俯视时被第一频带用元件覆盖的位置。

5.根据权利要求4所述的低轮廓天线装置，其特征在于，还具备：

电路基板，其配置在所述底板上，并具有馈电端子；以及

线圈，其被连接在所述第一频带用元件与馈电端子之间，通过第一频带用元件和线圈的串联电路来被调整为作为第二频带用的谐振天线发挥功能，

其中，所述线圈被配置为其轴向与底板平行且与第一频带用元件的长边方向平行。